材料科学：極限温度合成のための安定した大気圧プラズマ

プラズマは超高温の反応環境を作り出すことができ、この環境を用いてさまざまな材料の合成や加工が可能になる。しかしプラズマは、その体積に限界があり、不安定で不均一であるため、バルクの高温材料を大規模に製造することは困難であった。今回我々は、縦方向に配向した長い炭素繊維と短い炭素繊維の組み合わせを用いて、大気圧での均一な超高温の安定したプラズマ（最高8000 K）の生成を可能にする、炭素繊維先端増強電極対からなるプラズマ装置を提示する。長い炭素繊維は、低ブレークダウン電圧でのマイクロスパーク放電によってプラズマを開始するのに対し、短い炭素繊維は、この放電を合体させて体積の大きい安定した超高温プラズマを形成する。概念実証として、我々はこの過程を用い、超高温セラミックス（例えば、炭窒化ハフニウム）や高融点金属合金など、さまざまな極限材料を数秒で合成した。さらに、これらの炭素繊維電極は極めて柔軟であり、さまざまな合成用に成形できる。この単純で実用的なプラズマ技術は、高温合成における難題を克服するのに役立つ可能性があり、再生可能電力によって駆動される帯電プラズマによる大規模な製造が可能になるかもしれない。

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